Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bake mit einem Sendeempfänger zur Funkkommunikation mit Fahrzeug-OBUs eines Straßenmautsystems, wobei der Sendeempfänger eine direktionale Antenne aufweist und dafür eingerichtet ist, mit OBUs auf einem ausgewählten Kanal über die direktionale Antenne gerichtet zu funkkommunizieren.

Funkbaken mit direktionalen Antennen, sog. Richtbaken, werden verwendet, um einerseits eine hohe Leistung abstrahlen zu können und anderseits den Ort einer OBU (Onboard-Unit) auf den Abdeckungsbereich der direktionalen Antenne lokalisieren zu können. Die Verwendung einer direktionalen Antenne führt jedoch zu dem Problem, daß andere auf demselben Kanal aktive Sendeempfangsgeräte außerhalb des Funkfeldes der direktionalen Antenne schlecht bzw. gar nicht gehört werden, was zu einer Störung der Funkkommunikation zwischen der Bake und der OBU führen kann, die als "Hidden Node"-Problematik bekannt ist.

Zur Lösung des "Hidden Node"-Problems sind verschiedene Verfahren bekannt, wie das CSMA/CA-Verfahren ("Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance") mit dem Prinzip "Listen before Talk" (LBT), sowie dessen RTS/CTS-Erweiterung mit dem Austausch einer Kanalreservierungsnachricht ("Request to Send", RTS) und einer Reservierungsbestätigungsnachricht ("Clear to Send", CTS). Die Erfindung setzt sich zum Ziel, Lösungen zu schaffen, um diese bekannten Mechanismen für Straßenmautsysteme mit Richtbaken einsetzbar zu machen.

Dieses Ziel wird mit einer Bake der einleitend genannten Art erreicht, die sich gemäß der Erfindung dadurch auszeichnet, daß der Sendeempfänger zusätzlich mit einer omnidirektionalen Antenne ausgestattet und dafür ausgebildet ist, vor Beginn einer gerichteten Funkkommunikation mittels der omnidirektionalen Antenne eine Kanalreservierungsnachricht auszusenden und/oder zu überprüfen, ob der ausgewählte Kanal frei ist.

Die Erfindung schafft eine neue Art von Funkbake für ein Straßenmautsystem, die sowohl eine gerichtete Antenne aufweist, um in einem begrenzten Gebiet mit hoher Leistungsdichte und mit Lokalisierungsfunktion Mauttransaktionen mit OBUs abwickeln zu können, als auch eine omnidirektionale Antenne für die Implementierung einer CSMA/CA- bzw. RTS/CTS-CSMA/CA-Funktionalität, um eine Störung der Richtkommunikation durch "Hidden Nodes" weitgehend auszuschließen.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Sendeempfänger dafür ausgebildet, zuerst zu überprüfen, ob der ausgewählte Kanal frei ist, und dann die Kanalreservierungsnachricht auszusenden, was eine besonders hohe Störungsunanfälligkeit ergibt.

Bevorzugt erfolgt die gerichtete Funkkommunikation nach dem DSRC- (Dedicated Short Range Communication) oder WAVE- (Wireless Access in a Vehicle Environment) -Standard.

Besonders günstig ist es, wenn die Bake einen über der Straße montierten Träger aufweist, an welchem die direktionale Antenne und die omnidirektionale Antenne montiert sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung näher erläutert, deren einzige Fig. 1 einen Ausschnitt eines Straßenmautsystems mit einer Bake der Erfindung in einer blockschaltbildlichen Draufsicht wiedergibt.

Fig. 1 zeigt ausschnittsweise eine Straße 1, auf der sich Fahrzeuge 2 mit OBUs 3 bewegen, die mit straßenseitigen Baken 4 eines (nicht weiter dargestellten) Straßenmautsystems funkkommunizieren können. Die beispielhaft dargestellte Bake 4 umfaßt einen Sendeempfänger 5, der einerseits über eine Datenleitung 6 mit einer (nicht dargestellten) Zentrale des Straßenmautsystems in Verbindung steht und anderseits über eine direktionale Antenne 7 mit einer OBU 3 im Funkabdeckungsbereich (Funkfeld) 8 der Antenne 7 kommunizieren kann. Die Funkkommunikation zwischen dem Sendeempfäger 5 bzw. seiner direktionalen Antenne 7 und der OBU 3 erfolgt bevorzugt nach dem DSRC- oder WAVE-Standard in einer dem Fachmann bekannten Art und Weise.

Die direktionale Antenne 7 ist beispielsweise an einem Träger 9 direkt über der Straße 1 montiert und kann aufgrund ihrer Richtcharakteristik mit hoher Leistung das Funkfeld 8 versorgen; aufgrund der Richtcharakteristik kann eine OBU 3 überdies auf den oder im Bereich des Funkfelds 8 lokalisiert werden.

Der Sendeempfangsteil der OBU 3 besitzt üblicherweise ebenfalls Richtcharakteristik, beispielsweise nach vorne und oben durch die Windschutzscheibe des Fahrzeugs 2 gerichtet, um eine Richtfunkkommunikation hoher Leistungsdichte mit der Antenne 7 durchführen zu können.

Mit 10 ist ein sich in der Nähe der Bake 4 aufhaltendes anderes Sendeempfangsgerät mit einem z.B. omnidirektionalen Sendeempfangsbereich 11 bezeichnet, beispielsweise ein WLAN-oder WAVE-Client bzw. -Node. Wenn der Sendeempfänger 10 denselben Funkkanal verwendet wie die Bake 4 und/oder die OBU 3, könnte in bestimmten örtlichen und zeitlichen Konstellationen der Sendeempfänger 11 die Funkkommunikation der Bake 4 mit der OBU 3 stören, ohne daß dies beispielsweise die Bake 4 oder die OBU 3 erkennen kann ("Hidden Node"-Problem).

Um dies zu verhindern, ist der Sendeempfänger 5 der Bake 4 mit einer zusätzlichen omnidirektionalen Antenne 12 ausgestattet, deren Funkabdeckungsbereich (Funkfeld) mit 13 beispielhaft skizziert ist und sowohl die OBU 3 als auch den Sendeempfänger 10 umfaßt. Die omnidirektionale Antenne 12 kann z.B. an demselben Träger 9 über der Straße 1 montiert werden wie die Antenne 7.

Über die omnidirektionale Antenne 12 kann der Sendeempfänger 5 nun eine Listen-before-Talk-Funktionalität (LBT) entsprechend dem CSMA/CA-Verfahren durchführen, d.h. vor Beginn einer gerichteten Funkkommunikation über die Antenne 7 mit der OBU 3 in den dafür ausgewählten Kanal "omnidirektional hineinhören", um zu überprüfen, ob der Kanal frei ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Sendeempfänger 5 über die omnidirektionale Antenne 12 eine RTS/CTS-Funktionalität entsprechend dem RTS/CTS-CSMA/CA-Verfahren durchführen, d.h. omnidirektional eine Kanalreservierungsnachricht ("Request to Send") RTS in dem für die gerichtete Funkkommunikation mit der OBU 3 ausgewählten Kanal ausstrahlen. Die OBU 3 kann beispielsweise mit einer Kanalreservierungsbestätigung ("Clear to send") CTS antworten, und andere Sendeempfangsgeräte wie das Sendeempfangsgerät 10 können eine oder beide der Nachrichten RTS, CTS hören und während der geschätzten Übertragungszeit von eigenen Sendungen Abstand nehmen, wie dem Fachmann bekannt.

Die LBT- und RTS-Funktionalitäten können auch aufeinanderfolgend ausgeführt werden, d.h. der Sendeempfänger 5 überprüft in einem ersten Schritt, ob der ausgewählte Kanal frei ist (LBT), und in einem zweiten Schritt sendet er dann die Kanalreservierungsnachricht RTS.

Nach Überprüfung, ob der Kanal frei ist (LBT), oder nach Empfang der Kanalreservierungsbestätigung CTS kann entweder die gesamte Funkkommunikation des Sendeempfängers 5 mit der OBU 3 über die direktionale Antenne 7 abgewickelt werden oder der Sendeempfänger 5 sendet über die omnidirektionale Antenne 12 und empfängt über die direktionale Antenne 7.

Unter dem Begriff "omnidirektional" wird in der vorliegenden Beschreibung eine beliebige Rundstrahlcharakteristik verstanden, welche nicht notwendigerweise eine kreis- oder kugelförmige Rundstrahlcharakteristik sein muß. Unter dem Begriff "direktional" wird in der vorliegenden Beschreibung eine Richtstrahlcharakteristik verstanden, die nicht notwendigerweise uni-direktional ist, d.h. nur eine einzige Ausbreitungskeule hat, sondern auch mehrere Ausbreitungskeulen aufweisen könnte, z.B. Haupt- und Nebenkeulen, Vor- und Rückkeulen usw.

Die Erfindung ist demgemäß nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt, sondern umfaßt alle Varianten und Modifikationen, die in den Rahmen der angeschlossenen Ansprüche fallen.